[发明专利]带有具有电绝缘的导电基底的多个超导元件的故障限流器

说明书

本申请是申请号为200980147434.1(国际申请号：PCT/EP2009/008366)、申请日为2009年11月25日、发明名称为“带有具有电绝缘的导电基底的多个超导元件的故障限流器”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种故障限流器，该故障限流器具有包括一序列超导元件的超导装置，每个超导元件都具有

-导电基底；

-超导膜；以及

-设置在所述基底与所述超导膜之间电的电绝缘中间层；

其中，所述序列的相邻超导元件的超导膜是电连接的，尤其是串联的；

其中，所述序列的每个超导元件的导电基底与在所述序列中的那些相邻超导元件的每个导电基底电绝缘，所述那些相邻超导元件的超导膜与所述超导元件的超导膜串联地电连接。

背景技术

从US 7,071,148 B1中获知这种超导装置。

超导故障限流器用于在负载侧短路的情况下限制流过电线路的负载侧的电流。在最简单的情况下，故障限流器包括与负载串联连接的超导装置。超导装置能够以很低的损耗传送电流。只要经过超导装置的电流未超过临界电流，超导装置在电线路内就是几乎不可见的，并且是负载的特性，尤其是电阻决定了电线路内的电流。

在负载的电阻下降(即，负载内存在短路)的情况下，线路中的电流增大，并且最终超过临界电流。在该情况下，超导装置失超(quench)(即，变为正常导电的)，这导致超导装置的高欧姆电阻。结果，电线路中的电流相应地减小，并且保护负载免受高电流的危害。

超导装置的超导体材料必须被冷却至低温以达到其超导状态。为了有利于冷却并且减小冷却的成本，可以使用高温超导体材料(HTS材料)。HTS材料具有高于30K的临界温度，并且通常能够利用液氮(LN2)进行冷却。

从美国5,986,536中获知具有使用HTS材料的超导装置的故障限流器。超导装置包括若干个超导元件，每个超导元件都包括沉积在电绝缘(电介质)基底上的HTS膜以及薄的银中间层，该电绝缘基底尤其由允许诸如钇稳定的ZrO₂之类的HTS膜的织构生长的材料制成。超导元件(即它们的HTS膜)是串联连接的。

制造这种包括具有沉积在电介质基底上的织构超导膜的超导元件类型的故障限流器是比较昂贵的。另外，这种故障限流器在失超现象后具有较长的恢复时间。

DE 2410148A公开了一种开关装置，包括以迂回型方式穿孔的多个铝板，板上涂敷有超导层且在板间有氧化铝层。相邻板的超导层通过突出接触部串联连接。

US 7,071,148 B1描述了一种结合的超导物，其中两个相邻且相似取向的部分、缓冲层和超导涂层通过设置在两个部分的顶上的这样的第三相对部分电连接，两个相邻且相似取向的部分中的每个包括基于金属的基底。

发明内容

发明目的

本发明的目的是引入一种故障限流器，该故障限流器在生产上是节约成本的，并且能够在失超现象后具有较短的恢复时间。

发明描述

根据本发明，该目的通过在开篇中引入的故障限流器实现，该故障限流器的特征在于至少一个所述超导元件包括在其超导膜与其导电基底之间并且穿过其电绝缘层的电接触部，其中，所述电接触部基本上定位在所述超导元件电连接至前一个和下一个超导元件的区域的中间。

根据本发明，故障限流器(＝FCL)基本上是包括多个超导元件的超导装置；这些超导元件各自具有沉积在导电基底(尤其是金属基底)上的超导膜，尤其是HTS膜。超导膜和导电基底(至少在很大程度上)相互电绝缘；出于该目的，在导电基底与超导膜之间沉积有电绝缘中间层。注意到的是，例如从美国6,765,151中获知基于导电基底的超导线材，在该导电基底上沉积有HTS材料。

基于导电基底的超导元件在生产上比基于电介质基底的超导元件更节约成本，尤其是因为基底的成本相差大约50倍。另外，通常为金属基底的导电基底也比通常的电介质基底提供了更好的导热性。结果，在通常将超导元件加热到超导膜材料的临界温度以上的失超现象之后，能够较快地冷却超导元件，从而故障限流器能够更迅速地恢复正常操作。